奇異變形桿菌周期性群集運動研究.pdf

1、細菌的周期性群集運動(swarmingmotility，SM)是指運動細菌以群體方式在培養(yǎng)基表面由接種點向周圍進行的依賴鞭毛的遷移運動，由于受到周圍環(huán)境的影響，它的一些生理指標(biāo)會發(fā)生周期性的變化。其主要特征為：①與液體培養(yǎng)基中的泳動細胞比較，群集細胞會在形態(tài)、代謝、某些蛋白表達等方面發(fā)生顯著的分化；②泳動是個體行為，而SM是群體行為，單個細菌菌體是無法在相應(yīng)的培養(yǎng)基表面作擴散運動的。 對SM現(xiàn)象越來越廣泛的研究過程中，不斷有新的

2、種屬發(fā)現(xiàn)具有SM能力，以致認為這一現(xiàn)象是具有運動能力的細菌的普遍現(xiàn)象。腸桿科細菌是引起尿道感染的主要病原菌，對變形桿菌的研究表明，其SM和分化的能力與致病性有關(guān)。 本次實驗選用奇異變形桿菌作為研究對象，建立了在平板表面SM和分化模型，并檢測其SM過程中各項生理、生化、形態(tài)學(xué)等指標(biāo)，為深入認識SM規(guī)律奠定基礎(chǔ)。實驗主要內(nèi)容和結(jié)果包括以下幾個方面：1.以奇異變形桿菌臨床分離株Ⅵ型，建立其在平板表面SM的分化模型。研究發(fā)現(xiàn)，奇異變形桿

3、菌SM能力較強，平板的瓊脂濃度范圍在0.5％-3.0％之間都可出現(xiàn)遷徙生長現(xiàn)象。其擴散的速度和所形成的波動圖形與培養(yǎng)基的瓊脂濃度和平板表面水分含量有關(guān)。 2.群集細胞表現(xiàn)出明顯的分化現(xiàn)象，包括菌體形態(tài)的變化、鞭毛密度變化、電子顯微鏡和原子力顯微鏡顯示菌體出現(xiàn)的周期性變長的潛生體(Crypticgrowthcell,CGC)變短的繁殖體(Vegetativecell，VC)和鞭毛密度變多變少同步的周期性的變化。 3.在加有

4、TTC指示劑的培養(yǎng)基中表現(xiàn)為紅色和不顯紅色環(huán)交替出現(xiàn)的同心環(huán)狀菌落，提示在SM過程中有氧呼吸被抑制。 4.奇異變形桿菌細菌數(shù)量在培養(yǎng)基表面隨呼吸節(jié)律成現(xiàn)周期性的同步的變化，當(dāng)呼吸酶活性減弱時CGC形成，菌量相對較少，而呼吸酶活性增強時CGC斷裂為VC，細菌數(shù)量顯著增加。 5.酸性代謝產(chǎn)物的擴散速度與奇異變形桿菌的遷移速度密切相關(guān)。當(dāng)VC生長活躍時產(chǎn)生大量的酸性代謝產(chǎn)物，并向外擴散，這時的環(huán)境不適于細菌生長，呼吸代謝活動相

5、對降低，VC開始分化形成CGC朝廢物濃度低的環(huán)境運動，到達適當(dāng)環(huán)境呼吸活動開始活躍，代謝活動也增強，CGC斷裂為VC菌量開始大量的擴增，然后進入下一周期。 6.美蘭還原反應(yīng)動態(tài)觀察表明，還原反應(yīng)始終發(fā)生在波動的外環(huán)上，而一旦形成最外環(huán)，則環(huán)內(nèi)原有的美蘭還原反應(yīng)也消失。該還原反應(yīng)由呼吸酶介導(dǎo)，而該酶的產(chǎn)生代表著細菌活躍的呼吸活動，這一實驗結(jié)果也說明生命活動趨向開放的生長系統(tǒng)。 7.幾何波動培養(yǎng)和半固體顯微培養(yǎng)結(jié)果顯示，細菌

6、活動具有群體自組織的特性，表現(xiàn)為趨向性、自限性、節(jié)省性、開放性等生理特性。 8.奇異變形桿菌對PG細胞的粘附實驗證明了，CGC對細胞的粘附能力要顯著強于VC，同時也說明CGC引起疾病的方式與VC不同的特征。 9.通過激光共聚焦掃描用熒光顯色強弱的方法驗證了CGC的胞內(nèi)pH要明顯高于VC，是呼吸代謝差異導(dǎo)致的結(jié)果。 10.內(nèi)毒素檢測實驗表明，單位質(zhì)量CGC的LPS含量要低于VC，從一個側(cè)面說明CGC和VC細胞壁在某